[發(fā)明專(zhuān)利]用于毒性檢測(cè)生物傳感器的生物膜的制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410020376.9
• 申請(qǐng)日: 2014-01-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103789295A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔榮;劉伶俐;王虔祖;程輝;韓京龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 煙臺(tái)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C12N11/10
• 分類(lèi)號(hào): C12N11/10;C12N11/08;C12N11/04;G01N27/28
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生物膜的制備方法及其應(yīng)用，尤其涉及一種用于毒性檢測(cè)生物傳感器的生物膜的制備方法及其應(yīng)用，屬于生物傳感器領(lǐng)域。

背景技術(shù)

污水處理工藝中，生物反應(yīng)單元是其核心；其中活性污泥中的微生物極易受到污廢水中各種有毒有害物質(zhì)的抑制，使得菌種活性降低，導(dǎo)致處理水不達(dá)標(biāo)。嚴(yán)重時(shí)微生物的活性完全喪失，致使生物處理這一環(huán)節(jié)完全無(wú)法發(fā)揮作用，從而導(dǎo)致污水處理流程的整個(gè)癱瘓，因此對(duì)污廢水進(jìn)行毒性檢測(cè)是必不可少的一步。

微生物傳感器利用特定的微生物細(xì)胞作為傳感器元素，能夠快速、實(shí)時(shí)地對(duì)毒性物質(zhì)做出反應(yīng)，并且具有成本低，制備方法簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，攜帶方便，靈敏度高，專(zhuān)一性強(qiáng)，可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)。因此生物傳感器已經(jīng)越來(lái)越受到人們的重視。

生物傳感器的核心部件是固定了微生物的生物膜，微生物的固定方法有很多，總體可分為共價(jià)法、結(jié)合法、交聯(lián)法、吸附法和包埋法。其中，以包埋法應(yīng)用最廣。包埋法是利用一定的載體材料包埋固定微生物，制成膜狀、小球。常用的包埋劑有天然材料如海藻酸鈉(SA)、瓊脂和人工合成聚合物如聚丙烯酰胺、聚氨基甲酰磺酸鹽(PCS)、聚乙烯醇(PVA)，其中PVA和SA因其具有價(jià)格低廉，對(duì)微生物無(wú)毒的優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的歡迎。

包埋法中，利用PVA包埋固定菌，如果不利用交聯(lián)劑進(jìn)行固化，制成的膜和小球易產(chǎn)生溶脹，機(jī)械性能非常差，可利用性低。常用的交聯(lián)劑有H₃BO₃、NaNO₃、CaCl₂、戊二醛，膜的使用大多是直接涂到電極上或者借助于多孔性膜(如聚碳酸酯膜等)包裹到電極，制成生物傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于毒性檢測(cè)生物傳感器的生物膜的制備方法及其應(yīng)用，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，可以得到不會(huì)溶脹、機(jī)械性能好、可利用性高的生物膜。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：一種用于毒性檢測(cè)生物傳感器的生物膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）取污水處理廠(chǎng)的活性污泥在培養(yǎng)基上接種，采用更代培養(yǎng)、連續(xù)曝氣的方式進(jìn)行培養(yǎng)，得到菌液；

（2）將聚乙烯醇和海藻酸鈉加入到蒸餾水中，其中聚乙烯醇的質(zhì)量濃度為8～15g/L，海藻酸鈉的質(zhì)量濃度為2～4g/L，水浴加熱（40～100℃）0.5h，在電動(dòng)攪拌機(jī)的攪拌下，使其完全溶解，隨后冷卻至常溫，得到聚乙烯醇凝膠；

（3）將步驟（1）得到的菌液，經(jīng)高速冷凍離心機(jī)在7000rpm/min下離心10min后,倒掉上清液，取得到的沉淀物與步驟（2）得到的聚乙烯醇凝膠以重量比1:4混合，再利用表面皿將混合物均勻涂成膜狀；

（4）在20～25℃條件下，將步驟（3）得到的膜狀混合物干燥0.5～2h，使其成膜后，將膜放入預(yù)先配制好的交聯(lián)固化溶液中，交聯(lián)固化1～2h，取出固化完成的膜，即得到用于毒性檢測(cè)生物傳感器的生物膜。

本發(fā)明中，制備生物膜的最佳條件為聚乙烯醇質(zhì)量濃度為13%，海藻酸鈉的質(zhì)量濃度為濃度3%，干燥的時(shí)間為2h,干燥的溫度為20～25℃，交聯(lián)固化的時(shí)間為1h。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述步驟（1）中活性污泥的懸浮固體量為10248mg/L。

進(jìn)一步，所述步驟（1）培養(yǎng)基的成分的組成為：葡萄糖：1000mg/L，NH₄CO₃：538.6mg/L，K₂HPO₄：17.86mg/L，MgCl₂·6H₂O：14.29mg/L，MnSO₄·4H₂O：2.143mg/L，CuSO₄·5H₂O：0.7143mg/L，CaCl₂·6H₂O：0.01786mg/L，F(xiàn)eSO₄·7H₂O：3.571mg/L。

進(jìn)一步，所述培養(yǎng)基氨氮濃度為95mgN/L。

進(jìn)一步，所述步驟（4）中交聯(lián)固化溶液為H₃BO₃和CaCl₂的混合溶液，其中，H₃BO₃的質(zhì)量濃度為4g/L，CaCl₂的質(zhì)量濃度為1g/L。